نیاز روزافزون دنیا به گازهای پروسسی حاصل از پالایش نفت و گاز باعث تولید بیشتر و در ادامه افزایش نیاز برای ذخیره و انتقال این محصولات شده است. روش مایع سازی این گازها، سال هاست که به عنوان یکی از بهترین گونه های انتخاب شده جهت ذخیره و انتقال این محصولات با ارزش شناخته شده است. یکی از بهترین و پیچیده ترین این تانک های ذخیره در دمای بسیار پایین، تانک کاملاً محفوظ شده (FCT) می باشد. طراحی این مخزن پارامترهای مختلف بارگذاری شامل فشار هیدرواستاتیک، تغییر دما، باد و زلزله و... را شامل می شود. دو پارامتر تحلیل لرزه ای و تحلیل دمایی از مهمترین و پیچیده ترین تحلیل این مخازن به همراه فشار هیدرو استاتیک می باشد. لذا در این تحقیق با ارایه بارگذاری های ویژه و بیان فرمول های مربوط به تحلیل لرزه ای و تحلیل دمایی، این مسئله بیشتر مورد بررسی قرار گرفت. سپس با طرح یک نمونه تانک واقعی در حال کار در پروژه های فاز جنوبی و ارایه دو مدل جداگانه به کمک نرم افزار ANSYS برای تحلیل های دمایی و لرزهای، نتایج حاصل مورد بررسی قرار گرفت. در تحلیل لرزهای از المان های Solid185، Shell181 و Fluid80 در مدل سازی استفاده شده و شرایط مرزی به گونه ای است که تمام لایه های سازهای مخزن به طور کامل به هم قید شده و سیال در تماس با دیوار مخزن در جهت شعاعی و کف مخزن در جهت قائم کوپل شده است و سیال از دیواره و کف مخزن جدا نمی شود. در تحلیل ترکیبی حرارتی- سازهای از المان Solid70 و Shell131 برای به دست آوردن دما در نقاط مختلف دیواره و از Solid185 و Shell181 برای تحلیل ثانویه سازهای ناشی از تحلیل حرارتی استفاده شده است. نمودارهای تنش و جا به جایی در گره های مختلف مخزن ذخیره گاز مایع نشان داد که جا به جایی اولیه حاصل از تحلیل حرارتی و تحلیل استاتیکی بایستی مد نظر قرار گیرد. کانتور حداکثر تنش در این مخزن بیانگر این مطلب است که حداکثر تنش ناشی از تحلیل ترکیبی حرارتی-لرزهای در دیوار فولادی و در ناحیه یک سوم از کف مخزن به وقوع می پیوندد.
توضیحات بیشتر
آنچه در این کد خواهید آموخت
1 – المان های Shell 181 برای دیواره فولادی، Solid185 برای دیوار بتنی و Fluid80 برای سیال با توجه به نتایج مناسب گرفته شده، انتخاب مناسبی برای مدلسازی مخازن گاز مایع و تحلیل آن ها در نرم افزار ANSYS می باشد.
2 – تحلیل المان محدود دو تانک فلزی و بتنی به طور همزمان که جز اولین مدلسازیها در این تحقیق می باشد استحکام بالاتر و زیادتر شدن فرکانسهای طبیعی اول مخزن را نشان می دهد. کاهش خواص فلز در دماهای پایین تأثیر بسیاری در میزان تنش و جا به جایی می گذارد.
3 – تنشها و کرنشهای ناشی از تحلیل حرارتی قابل چشم پوشی نبوده و باید در محاسبات طراحی مخازن گاز مایع مورد توجه قرار گیرند. به خصوص مخازن ذخیره گاز طبیعی مایع، آمونیاک و نیتروژن مایع به علت دمای نگهداری این محصولات بین 160- تا 190- درجه سانتیگراد این مسئله از اهمیت بیشتری برخوردار میشود.
4 – حداکثر تنش و کرنش ناشی از بار لرزهای بر روی مخازن گاز مایع، بر روی جداره فلزی و در ارتفاع یک سوم از کف مشاهده می شود که لازم است در بحث طراحی این مخازن مورد توجه بیشتری قرار گیرد.
5 – رفتار نقطه فوقانی سیال تحت زلزله به نوعی نشاندهنده حرکت موج است که مقادیر حداکثر آن در هر سه زلزله مورد بررسی از Freeboard در نظر گرفته شده کمتر بود.
6 – مقادیر برش پایه محاسبه شده از نرم افزار با آیین نامه های API650 و ACI350 مورد مقایسه قرار گرفته و نتایج تحلیل نشان می دهد که مقادیر برش پایه به آیین نامه ACI که مخزن بتنی را شامل می شود نزدیک تر می باشد. این بدان علت است که ماده غالب در ساخت مخزن، بتنی بوده و در رفتار سازه در برابر زلزله با آیین نامه بتنی ACI تشابه بیشتری دارد. همچنین آیین-نامه ها مقادیر محافظه کارانه جهت تعیین برش پایه ارائه نمودند. به همین دلیل مقادیر برش پایه نرم افزار کمتر از آیین نامه ACI تخمین زده شده است.
7 – با افزایش ضریب انعطافپذیری، سهم تونل از تنشهای ناشی از انفجار کاهش مییابد.
8 – نیروی محوری و لنگر خمشی وارد بر تونل در خاک اشباع بیشترین مقدار را دارد و با کاهش درجه اشباع، سهم تونل از این نیروها رو به کاهش میرود.
9 – تغییر مکان تونل در حالت خاک اشباع بیشترین مقدار را دارد. با کاهش درجه اشباع و متناسب با آن، افزایش فشار مکش، سختی خاک بیشتر شده و نهایتا تغییر شکلهای تونل در اثر انفجار کاهش می یابد.
10 – در بسیاری از حالات میتوان با در نظر گرفتن حالت بحرانی، یعنی با فرض اشباع کامل بودن خاک، با ضریب اطمینان مناسب مسائل را حل کرد.
11- با افزایش ضخامت لایه خاک غیراشباع، تغییرمکان تاج تونل تحت تاثیر قرار میگیرد به گونهای که مدول الاستیسیته خاک با مرطوب شدن بخش بیشتری از خاک کاهش یافته، لذا مقاومت خاک در برابر انفجار وارده کاهش پیدا میکند. این امر سبب بروز تغییرمکانهای بزرگتری در تونل میگردد. به طوری که با افزایش 5 متری ضخامت خاک غیراشباع، حدود 10 الی 15 درصد افزایش در تغییرمکان تاج تونل مشاهده گردید.
پیشنهادها
1- در این پژوهش، اثر انفجار بر تونل در مدل دو بعدی مورد بررسی قرار گرفته است، پیشنهاد میشود با به کارگیری نرم افزارهای سه بعدی اجزا محدود نتایج بررسی شده و با مدل دو بعدی مقایسه صورت گیرد.
2- مدلهای رفتاری خاکهای غیراشباع پیشرفت چشمگیری داشتهاند. میتوان با به کارگیری مدلهای رفتاری هم چون مدل رفتاری بارسلونا، مدل هیپو پلاستیک غیر اشباع و ... رفتار دقیقتری از خاک غیر اشباع پیش بینی کرده و تونل تحت اثر انفجار مورد ارزیابی قرار گیرد.
3- استفاده از مدلسازیهای فیزیکی کوچک مقیاس توسط سانتریفیوژ میتواند در بررسی پدیده انفجار در خاکهای خشک، اشباع و غیراشباع مورد استفاده قرار گرفته و نتایج دقیقتر و واقع بینانهتری را ارائه کند.
4- در مدلسازی صورت گرفته در این پژوهش اثر انفجار سطحی مورد بررسی قرار گرفته است. در بسیاری از مواقع، در حملات هوایی از موشکهایی استفاده میشود که موشک بعد از نفوذ در عمقی از خاک منفجر شده و موج ضربهای شدیدی ایجاد مینمایند.
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.